Flyback反激設(shè)計(jì)總結(jié)

1、1FlybackFlyback反激設(shè)計(jì)總結(jié)反激設(shè)計(jì)總結(jié)Sun2014.09.102目錄目錄 反激變換器的應(yīng)用反激變換器的應(yīng)用 反激變換器的工作原理反激變換器的工作原理 反激變壓器的設(shè)計(jì)步驟反激變壓器的設(shè)計(jì)步驟 設(shè)計(jì)時的注意事項(xiàng)及課后作業(yè)設(shè)計(jì)時的注意事項(xiàng)及課后作業(yè)3目錄目錄 反激變換器的應(yīng)用反激變換器的應(yīng)用 反激變換器的工作原理反激變換器的工作原理 反激變壓器的設(shè)計(jì)步驟反激變壓器的設(shè)計(jì)步驟 設(shè)計(jì)時的注意事項(xiàng)及課后作業(yè)設(shè)計(jì)時的注意事項(xiàng)及課后作業(yè)4反激變換器的應(yīng)用反激變換器的應(yīng)用 眾所周知，電子設(shè)備都需要電源，并且95%以上的電源是開關(guān)電源。而對于中小功率的開關(guān)電源使用最多的拓?fù)涫欠醇そY(jié)構(gòu)。實(shí)際應(yīng)用

2、場合：功率一般在150W以內(nèi)的隔離電源，如筆記本電腦適配器、手機(jī)適配器、工業(yè)電源等。優(yōu)點(diǎn)：1、電路簡單，成本低，可靠性高。 2、輸入電壓在很大的范圍內(nèi)波動時，仍能穩(wěn)定輸出，無需輸入電壓切換而達(dá)到穩(wěn)定輸出的要求。3、轉(zhuǎn)換效率較高，損耗小。4、容易實(shí)現(xiàn)多路輸出缺點(diǎn)：1、輸出電壓紋波較大，負(fù)載調(diào)整精度不高，輸出功率受限制，通常應(yīng)用于150W以下。 2、工作在CCM模式下，有較大的直流分量，易導(dǎo)致變壓器磁芯飽和，從而加大了變壓器的體積。3、當(dāng)變換器工作在CCM/DCM兩種不同狀態(tài)下，變壓器設(shè)計(jì)和環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)較困難。5目錄目錄 反激變換器的應(yīng)用反激變換器的應(yīng)用 反激變換器的工作原理反激變換器的工作原理

3、反激變壓器的設(shè)計(jì)步驟反激變壓器的設(shè)計(jì)步驟 設(shè)計(jì)時的注意事項(xiàng)及課后作業(yè)設(shè)計(jì)時的注意事項(xiàng)及課后作業(yè)6反激變換器的工作原理反激變換器的工作原理FlybackFlyback與與Buck-BoostBuck-Boost之間的關(guān)系之間的關(guān)系Flyback Buck-BoostTransformer+ 7反激變換器的工作原理反激變換器的工作原理onoffVin+NVo+Vin/NVdsSVDImID000(a) CCM Waveforms (ideal).VoonoffVdsSVDImVinN Vo(b) DCM Waveforms (ideal)當(dāng)開關(guān)晶體管 Tr ton時,變壓器初級Np有電流 Ip,并

4、將能量儲存于其中(E = Lp*Ip*Ip / 2).由于Np與Ns極性相反,此時二極管D反向偏壓而截止,無能量傳送到負(fù)載.當(dāng)開關(guān)Tr off 時,由楞次定律 :(e = -N/T)可知,變壓器原邊繞組將產(chǎn)生一反向電勢,此時二極管D正向?qū)?負(fù)載有電流IL流通。8目錄目錄 反激變換器的應(yīng)用反激變換器的應(yīng)用 反激變換器的工作原理反激變換器的工作原理 反激變壓器的設(shè)計(jì)步驟反激變壓器的設(shè)計(jì)步驟 設(shè)計(jì)時的注意事項(xiàng)及課后作業(yè)設(shè)計(jì)時的注意事項(xiàng)及課后作業(yè)9反激變壓器的設(shè)計(jì)步驟反激變壓器的設(shè)計(jì)步驟系統(tǒng)輸入規(guī)格：系統(tǒng)輸入規(guī)格： 輸入電壓：輸入電壓：VacminVacminVacmaxVacmax 輸入頻率：輸入

5、頻率：fLfL 輸出電壓：輸出電壓：VoVo 輸出電流：輸出電流：IoIo 工作頻率：工作頻率：fsfs 輸出功率：輸出功率：PoPo 預(yù)計(jì)效率：預(yù)計(jì)效率： 輸入功率：輸入功率：Pin=Po/Pin=Po/ 最大溫升：最大溫升：40 40 10反激變壓器的設(shè)計(jì)步驟反激變壓器的設(shè)計(jì)步驟1.1 1.1 選擇開關(guān)管和輸出整流二極管選擇開關(guān)管和輸出整流二極管1.2 1.2 計(jì)算變壓器匝比計(jì)算變壓器匝比1.3 1.3 確定最低輸入電壓和最大占空比確定最低輸入電壓和最大占空比1.4 1.4 反激變換器的工作過程分析反激變換器的工作過程分析1.5 1.5 計(jì)算初級臨界電流均值與峰值計(jì)算初級臨界電流均值與峰值

6、1.6 1.6 計(jì)算變壓器初級電感量計(jì)算變壓器初級電感量1.7 1.7 選擇變壓器磁芯選擇變壓器磁芯1.8 1.8 計(jì)算變壓器初級匝數(shù)、次級匝數(shù)和氣隙長度計(jì)算變壓器初級匝數(shù)、次級匝數(shù)和氣隙長度1.9 1.9 滿載時初級峰值電流滿載時初級峰值電流1.10 1.10 最大工作磁芯密度最大工作磁芯密度 BmaxBmax1.11 1.11 計(jì)算變壓器初級電流、副邊電流的有效值計(jì)算變壓器初級電流、副邊電流的有效值1.12 1.12 計(jì)算原邊繞組、副邊繞組的線徑，估計(jì)窗口占有率計(jì)算原邊繞組、副邊繞組的線徑，估計(jì)窗口占有率1.13 1.13 計(jì)算繞組的銅損與鐵損計(jì)算繞組的銅損與鐵損1.14 1.14 變壓器

7、繞線結(jié)構(gòu)及工藝變壓器繞線結(jié)構(gòu)及工藝11反激變壓器的設(shè)計(jì)步驟反激變壓器的設(shè)計(jì)步驟1.1 選擇開關(guān)管和輸出整流二極管選擇開關(guān)管和輸出整流二極管開關(guān)管MOSFET：耐壓值為Vds-mos輸出二極管：（1）肖特基二極管 （2）最大反向電壓Vd （3）正向?qū)▔航禐閂f1.2 計(jì)算變壓器匝比計(jì)算變壓器匝比考慮開關(guān)器件電壓應(yīng)力余量(Typ=20%)開關(guān)ON開關(guān)OFF匝比Note：計(jì)算匝比一般有兩種方法，一種如上圖所示；另一種方法先確定工作模式和占空比，再進(jìn)行計(jì)算，可參考3KW輔助電源設(shè)計(jì)實(shí)例。121.3 確定輸入濾波電容上的最低輸入電壓和最大占空比確定輸入濾波電容上的最低輸入電壓和最大占空比反激變壓器的設(shè)

8、計(jì)步驟反激變壓器的設(shè)計(jì)步驟輸入濾波電容：2uF3uF/W（經(jīng)驗(yàn)值）最低輸入電壓（假設(shè)tc=3mS）最低輸入電壓，最大功率時，占空比最大Dmax13反激變壓器的設(shè)計(jì)步驟反激變壓器的設(shè)計(jì)步驟1.4 反激變換器的工作過程分析（以反激變換器的工作過程分析（以CCM設(shè)計(jì)為例）設(shè)計(jì)為例）（1）低輸入電壓時，負(fù)載從輕載到重載，變壓器經(jīng)歷從DCM-BCM-CCM的過程；（2）高壓輸入時，負(fù)載從輕載到重載，變壓器可能一直工作在DCM；14反激變壓器的設(shè)計(jì)步驟反激變壓器的設(shè)計(jì)步驟1.5 計(jì)算初級臨界電流均值和峰值計(jì)算初級臨界電流均值和峰值按照最小輸入電壓，最大輸出功率（Po_max）的條件計(jì)算：Note：臨界點(diǎn)的

9、設(shè)計(jì)視具體情況而定，通常有兩種方式定義臨界點(diǎn)：1）設(shè)定滿載的百分之幾十達(dá)臨界點(diǎn)；2）設(shè)定滿載時的電流紋波系數(shù)Kr，當(dāng)Kr剛好上升到1時為臨界點(diǎn)。例如當(dāng)Po=1/3 Po_max時，變換器工作在BCM臨界模式；當(dāng)Po1/3 Po_max時，變換器工作在CCM連續(xù)模式；BCM模式下，最小輸入電壓時的平均輸入電流：變壓器初級臨界電流峰值：15反激變壓器的設(shè)計(jì)步驟反激變壓器的設(shè)計(jì)步驟1.6 計(jì)算變壓器初級電感量計(jì)算變壓器初級電感量最低輸入電壓，BCM條件下，最大導(dǎo)通時間：變壓器初級電感量：1.7 選擇變壓器磁芯選擇變壓器磁芯基于輸出功率和開關(guān)頻率計(jì)算面積乘積，根據(jù)面積乘積來選擇磁芯（近似的估算公式）：

10、Ko是窗口的銅填充系數(shù)，取 Ko=0.2Kc是磁芯填充系數(shù)，對于鐵氧體磁芯取 Kc=1Bm是變壓器工作磁通密度，取Bm=0.5*Bsat=1600GJ是電流密度，取J=4.0 A/mm2Note：考慮繞線空間，盡量選擇窗口面積大的磁芯，查表選擇Aw和Ae16反激變壓器的設(shè)計(jì)步驟反激變壓器的設(shè)計(jì)步驟1.8 計(jì)算變壓器初級、次級匝數(shù)、輔助繞組匝數(shù)和氣隙長度計(jì)算變壓器初級、次級匝數(shù)、輔助繞組匝數(shù)和氣隙長度初級繞組的匝數(shù)：（1）增加或者減小匝數(shù)只會分別引起磁芯損耗的減小或增加。（2）以TDG公司的TP4W鐵氧體磁芯為例，在100kHZ的條件下，損耗與 成正比，匝數(shù)減小5%會使磁芯損耗增加15%次級繞組

11、匝數(shù)：輔助繞組匝數(shù)：氣隙長度：B2.8617反激變壓器的設(shè)計(jì)步驟反激變壓器的設(shè)計(jì)步驟1.9 滿載時初級的峰值電流滿載時初級的峰值電流（1）工作在CCM模式時，Ton_max固定不變（2）輸入電壓不變，BCM的Ton_max等于CCM的Ton_maxTon_max內(nèi)，電感電流線性上升增量：低輸入電壓，滿載條件下：變壓器初級峰值電流：18反激變壓器的設(shè)計(jì)步驟反激變壓器的設(shè)計(jì)步驟1.10 最大工作磁芯密度最大工作磁芯密度Bmax如果BmaxVinmax + n*(Vo+Vf)），并留一定的余量（漏感還將引起一個電壓尖峰）。并且如果Dmax大于0.5，那么對于峰值電流控制的方案需要加入諧波補(bǔ)償電路。26設(shè)計(jì)時的注意事項(xiàng)及課后作業(yè)設(shè)計(jì)時的注意事項(xiàng)及課后作業(yè)5、設(shè)計(jì)反激電源還需要學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容、設(shè)計(jì)反激電源還需要學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容（1）反饋環(huán)路與控制電路的學(xué)習(xí)，例如光耦T